鑫泰礦業(yè)公司薄至中厚復(fù)雜難采礦體采礦方法優(yōu)化及應(yīng)用

摘要：鑫泰礦業(yè)公司薄至中厚緩傾斜礦體賦存狀態(tài)及形態(tài)變化較為復(fù)雜，為難采礦體。以土堆礦區(qū)為工程背景，對采用的逆傾斜推進(jìn)全面采礦法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。合理布置采準(zhǔn)系統(tǒng)，優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用“大孔距、小抵抗線”的控制爆破技術(shù)，降低了采礦損失率和礦石貧化率，提高了生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)成本。工程應(yīng)用結(jié)果表明：采用改進(jìn)后的采礦方法，采礦工效提高了35? %，礦石貧化率降低了17.28百分點(diǎn)，采礦損失率降低了11.26百分點(diǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯，資源得到了安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、合理地開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞：薄至中厚礦體;復(fù)雜難采;采礦方法;采場結(jié)構(gòu)參數(shù);回采工藝

中圖分類號：TD853.2

文章編號：1001-1277（2020）02-0038-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200207

引 言

山東煙臺鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司（下稱“鑫泰礦業(yè)公司”）位于山東省海陽市，現(xiàn)有土堆、東劉家和龍口3個(gè)礦區(qū)。礦區(qū)采用豎井開拓，地下開采生產(chǎn)規(guī)模40萬t/a，全面采礦法開采。鑫泰礦業(yè)公司礦體特點(diǎn)：薄至中厚礦脈多，厚礦脈少;緩傾斜礦脈多，傾斜礦脈少;走向、傾向、脈厚和傾角變化比較大;巖石較穩(wěn)固，不易產(chǎn)生塌陷、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象[1]。

一直以來，對于薄至中厚礦體回采時(shí)，一般最小采幅為1.8 m，導(dǎo)致礦石貧化率大幅度增加，降低了礦石出礦品位，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為降低礦石貧化率，鑫泰礦業(yè)公司在土堆礦區(qū)開展了薄至中厚復(fù)雜難采礦體采礦方法優(yōu)化改進(jìn)試驗(yàn)研究工作，合理布置采準(zhǔn)系統(tǒng)，優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，降低采礦損失率和礦石貧化率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，并在全礦區(qū)得到了推廣應(yīng)用。

1 礦床地質(zhì)特征

土堆礦區(qū)共圈定34條礦體，走向分為NNE向和NEE向2組，其中NNE向以T3-2礦體為代表，NEE向以T3-1礦體為代表。

T3-1礦體：為土堆礦區(qū)的主礦體之一，該礦體呈似層狀，礦體嚴(yán)格受構(gòu)造控制，由6個(gè)鉆孔控制，位于463勘探線—484勘探線，賦存標(biāo)高-221.00～-262.94 m，向深部未封閉。礦體走向NEE，傾角5°～14°，平均8°，控制走向長度230 m，寬度250 m。礦體厚度0.80～5.86 m，平均厚度3.89 m，厚度變化系數(shù)為95? %，厚度穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定;金品位2.33×10-6～11.20×10-6，平均品位4.21×10-6，品位變化系數(shù)87? %，屬于有用組分分布均勻的礦體。礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦。礦體圍巖蝕變有黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等。賦礦圍巖為大理巖和變粒巖。

T3-2礦體：為土堆礦區(qū)的主礦體之一，該礦體呈似層狀，產(chǎn)狀嚴(yán)格受構(gòu)造控制，由14個(gè)鉆孔控制，位于463勘探線—504勘探線，賦存標(biāo)高為-239.00～-336.24 m，向深部未封閉。礦體走向NNE，傾角5°～30°，平均8.5°，控制走向長度430 m，斜長232 m。礦體厚度1.02～5.51 m，平均厚度3.33 m，厚度變化系數(shù)97? %，厚度穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定;金品位 1.00×10-6～6.70×10-6，平均品位3.05×10-6，品位變化系數(shù)95? %，屬于有用組分分布均勻的礦體。礦石金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦。礦體圍巖蝕變有黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等。賦礦圍巖為大理巖和變粒巖。

2 礦區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)狀

土堆礦區(qū)采用豎井開拓、地下開采的方式，根據(jù)緩傾斜薄至中厚礦體的賦存狀態(tài)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，礦區(qū)主要采用逆傾斜推進(jìn)全面采礦法開采，采礦方案見圖1。

1）礦塊構(gòu)成要素。采場沿走向布置，分成寬度為12 m的多個(gè)礦房，以探礦上山為界進(jìn)行分步回采;底柱高度5 m，礦柱尺寸為4 m×4 m（礦巖穩(wěn)固地段取3 m×3 m），礦柱間距6～8 m，礦柱高度等于礦體厚度。不留頂柱。

2）采準(zhǔn)與切割工程。

采準(zhǔn)工程包括中段運(yùn)輸平巷、切割上山、電耙絞車硐室及人行通風(fēng)井。

切割工程包括掘進(jìn)切割平巷、切割井和形成切割槽。首先，在中段運(yùn)輸平巷沿礦體底板掘進(jìn)沿脈運(yùn)輸巷，規(guī)格為2.2 m×2.2 m，沿脈平巷掘進(jìn)到采場邊界為止。然后，每隔12 m向上掘進(jìn)切割上山，掘至礦體邊界為止。最后，以切割上山為自由面，將切割平巷上挑至礦體邊界，形成切割槽，由下而上逆傾斜回采，工人在空區(qū)下作業(yè)，作業(yè)安全性較差。

3）鑿巖爆破。采用YT-28型鑿巖機(jī)，水平與上向淺孔落礦。鉆機(jī)額定供風(fēng)風(fēng)壓0.5 MPa，采用“一”字形鉆頭，鉆頭直徑38 mm，炮孔直徑40 mm，孔深2.3 m，最小抵抗線0.8 m。炮孔布置為平行直線式。采用2#巖石乳化炸藥，導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)爆破技術(shù)。鑿巖爆破參數(shù)見表1。

4）回采作業(yè)。以切割上山為中心，沿礦脈向上推進(jìn)，逐步形成階梯狀工作面，中間階梯超前兩邊階梯。上山口架設(shè)耙礦平臺，采用電耙將礦石耙至礦車直接運(yùn)出，以減少同時(shí)作業(yè)的相互影響，在回采過程中，遇夾石則留下作為不規(guī)則巖柱，在頂板不夠穩(wěn)固或暴露面積太大時(shí)，則盡量選擇在貧礦處留3 m×3 m的不規(guī)則礦柱。一個(gè)區(qū)段回采完畢后，再按照相同的方法回采下一個(gè)區(qū)段。

5）采場通風(fēng)與防塵。采場通風(fēng)采用機(jī)械混合式通風(fēng)系統(tǒng)，抽出式為主。所需新鮮風(fēng)流由通風(fēng)口進(jìn)入主運(yùn)輸大巷，由壓入式風(fēng)機(jī)將新鮮風(fēng)流送入采場生產(chǎn)工作面，清洗工作面后污風(fēng)通過抽出式風(fēng)機(jī)排出地表。

采場出礦的防塵措施主要是噴霧灑水，要求在出礦前必須將礦石用水澆透，以減小粉塵的產(chǎn)生，出渣工的防塵措施主要是佩戴防塵口罩。

6）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。土堆礦區(qū)采用逆傾斜推進(jìn)全面采礦法后取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

3 采礦工藝優(yōu)化改進(jìn)

3.1 采準(zhǔn)工程及結(jié)構(gòu)參數(shù)

1）礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)是決定采場穩(wěn)定性的重要因素，其參數(shù)主要通過類比法和巖石力學(xué)分析計(jì)算方法來確定。

由于采用逆傾斜推進(jìn)全面采礦法開采，因此采場的暴露面積是一個(gè)主要的技術(shù)參數(shù)。采空區(qū)合理的暴露面積由普氏礦巖硬度系數(shù)f值及礦山實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定。合理的礦房面積可提高礦房生產(chǎn)能力，降低采礦損失貧化。過小劃分礦塊會增加采準(zhǔn)切割工程量，延長采準(zhǔn)時(shí)間，從而導(dǎo)致作業(yè)成本增加，經(jīng)濟(jì)效益降低;過大劃分礦塊則不利于礦山安全及正常生產(chǎn)。為了保持獨(dú)立采空區(qū)的穩(wěn)定性，并以安全、高效、經(jīng)濟(jì)為出發(fā)點(diǎn)，合理劃分采場[2]。

針對礦巖中等穩(wěn)固、薄至中厚緩傾斜礦體的特點(diǎn)，采場的暴露面積應(yīng)控制在200～300 m2，據(jù)此確定礦塊斜長為30～40 m，寬度為6～8 m。根據(jù)礦體水平厚度，確定底柱高度和點(diǎn)柱規(guī)格。

2）采準(zhǔn)工程布置。為了提高礦房回采效率，減少采準(zhǔn)切割工程量，降低采礦損失貧化，更好地發(fā)揮機(jī)械化的作用，可加大采場長度劃分多個(gè)礦房，礦房長度增加到12 m，高為3 m，不留底柱，留不規(guī)則點(diǎn)柱，頂柱高3 m。采用多步驟、多單元回采，回采至頂柱高度時(shí)，掘進(jìn)3～5個(gè)充填小井，與上中段貫通，方便嗣后充填料下放使用。礦房中間施工超前上山，采場兩側(cè)施工脈內(nèi)探礦上山，通過切割巷與采場相通，人員和材料通過兩側(cè)上山進(jìn)入采場，同時(shí)作為采場通風(fēng)巷道，亦可作為回采上中段礦房時(shí)的礦石溜井[2]。

3.2 底部結(jié)構(gòu)

一般采場底部結(jié)構(gòu)布置時(shí)，采用電耙與溜井相結(jié)合的出礦方式，本次研究的礦體在主中段，條件限制無法布置溜井，考慮到出礦效率及出礦成本，提出以下2種礦塊底部結(jié)構(gòu)：

1）方案一，平底式電耙出礦橫巷、耙渣機(jī)裝車的底部結(jié)構(gòu)（見圖2）。出礦橫巷間距為6～8 m，每條長3～5 m，為方便耙渣機(jī)出礦，每條出礦巷應(yīng)與階段運(yùn)輸巷有65°～70°的夾角。出礦時(shí)，根據(jù)采場落礦量的大小，耙渣機(jī)于各出礦橫巷鏟裝礦石，裝入礦車，電機(jī)車牽引礦車卸至溜礦井。

2）方案二，平底電耙平臺出礦的底部結(jié)構(gòu)。利用探礦上山、切割上山為出礦人行道，于聯(lián)通沿脈平巷的下口處架設(shè)出礦平臺，由電耙直接耙入礦車，電機(jī)車牽引礦車卸至溜礦井。電耙巷道抬高的裝車臺見圖3。

2種方案優(yōu)缺點(diǎn)對比見表3。

通過對比2種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并考慮前期投入費(fèi)用及維修費(fèi)用，最終選用方案二，平底電耙平臺出礦的底部結(jié)構(gòu)。

3.3 落礦工藝

為減少爆破沖擊對上盤、頂板的破壞，采用“大孔距、小抵抗線”、空氣間隔裝藥、排間微差爆破落礦工藝?；夭膳诳撞贾萌缦拢?/p>

上向炮孔布置要向切割巷道方向傾斜，與頂板呈70°～80°，按梅花方式布置，上向炮孔爆破的排距為1.0～1.2 m，孔距為0.6～0.8 m，孔深為2.0～2.5 m，邊孔采用間隔裝藥，裝藥系數(shù)為0.20～0.30，距礦體邊界20 cm，其他炮孔裝藥系數(shù)為0.70～0.85。

根據(jù)礦體穩(wěn)定程度，采用YSP-45型高頻鑿巖機(jī)鉆鑿傾斜上向炮孔進(jìn)行落礦，反之先采用上向炮孔挑礦，對爆破后頂板欠挖情況采用YT-28型鑿巖機(jī)鉆鑿水平炮孔壓礦，以保證采場頂板平整，增強(qiáng)采場作業(yè)安全程度。為保證爆破效果并控制礦石塊度，采用“大孔距、小抵抗線”的控制爆破技術(shù)。炮孔“梅花形”交錯布置，邊孔距礦體邊界0.2 m，并控制裝藥量，以減少對圍巖的破壞來降低礦石貧化率[3-4]。

3.4 回采作業(yè)循環(huán)

回采作業(yè)分3班進(jìn)行，每班8 h。一班出礦，二班鑿巖、爆破，三班通風(fēng)。采用雙機(jī)作業(yè)形式，分別由上而下后退落礦，單機(jī)落礦長度6～8 m，鑿巖效率36～40 m/臺班，采礦效率60～90 t/臺班。

3.5 礦柱回采

在薄至中厚礦脈開采中，脈內(nèi)探礦上山也是沿脈工程，在采礦時(shí)可兼作行人與通風(fēng)通道，回采結(jié)束后可用抽柱法后退式回收礦柱。若脈厚大于3 m，則需留寬6～8 m的礦石間柱作為永久礦柱。在這種情況下，探礦工程與采準(zhǔn)工程結(jié)合施工，把天井施工于下盤脈外，探清礦體后再利用該天井施工切割上山，礦塊回采時(shí)則可不留礦石間柱，或用鋼筋柔性隔墻將相連礦房隔開，或利用該井回采相鄰2個(gè)礦房。

如果全面采礦法采場施工人工底柱，則其對應(yīng)的下部中段相應(yīng)采場的礦石頂柱也可完全回收，即可完全揭露鋼筋混凝土頂柱。而留下的礦石點(diǎn)柱，一般采用空場采礦法爆破回收;若礦巖中等穩(wěn)固或上下盤有破碎帶通過，間柱爆破則容易引發(fā)大量圍巖冒落或巖層移動，則空場采礦法出礦將演變成為采用崩落采礦法在覆蓋的圍巖下出礦，其質(zhì)與量都無法控制，出礦品位低。為確保安全高效回收礦柱，降低采礦損失率，可采用改變礦石點(diǎn)柱的回采方法并盡量使用淺孔回收，能取得非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 損失貧化管理?

1）采用水泥卷錨桿與錨網(wǎng)對礦體上盤進(jìn)行維護(hù)，可以有效控制上盤廢石的混入，降低礦石貧化率[4]。

2）采用邊孔控制爆破的鑿巖爆破方式，可以減少對圍巖的破壞，有效降低礦石貧化率。

3）加強(qiáng)地質(zhì)測量工作，及時(shí)為采礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供可靠地質(zhì)資料，以便確定采掘范圍，減少廢石混入量和礦石損失量。

4）選擇合理的開拓方法，盡量避免留設(shè)保安礦柱。

5）選擇合理的開采順序，及時(shí)回收礦柱和處理采空區(qū)。

6）選擇合理的采礦方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)，改進(jìn)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，以減少采礦損失貧化。

7）改革底部出礦結(jié)構(gòu)，使用無軌裝運(yùn)設(shè)備和振動放礦設(shè)備，加強(qiáng)放礦管理，以降低礦石貧化率。

8）利用高壓水槍，沖刷礦房底板，避免粉礦損失。

3.7 采空區(qū)處理

利用礦山井下掘進(jìn)廢石充填采空區(qū)，既可使廢石不出井，減少地表廢石場的占地費(fèi)用，又可緩解因采空區(qū)造成的地壓問題。該方法對掘進(jìn)工程量比較大的礦山尤為適用。

1）采場回采至頂柱高度時(shí)，掘進(jìn)3～5個(gè)充填小井，方便嗣后充填料下放使用。

2）在通往采空區(qū)的巷道內(nèi)，砌筑一定厚度的隔墻。采空區(qū)圍巖崩落時(shí)產(chǎn)生的氣浪，遇到隔墻時(shí)將得到緩沖。

3）利用掘進(jìn)廢石充填采空區(qū)，充填體比例為70? %～80? %，剩余部分利用混凝土膠結(jié)充填料處理邊角及接頂。

3.8 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

對逆傾斜推進(jìn)全面采礦法的采礦工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，采用多步驟、多單元回采工藝，并在鑫泰礦業(yè)公司土堆礦區(qū)-250 m中段進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知：采用改進(jìn)后的采礦方法，采礦工效提高了35? %;礦石貧化率6.12? %，降低了17.28百分點(diǎn);采礦損失率3.56? %，降低了11.26百分點(diǎn);實(shí)際生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于礦區(qū)原生產(chǎn)指標(biāo)，取得了初步的效果，達(dá)到了安全、高效、持續(xù)生產(chǎn)的目的。

4 結(jié) 論

1）針對鑫泰礦業(yè)公司土堆礦區(qū)薄至中厚緩傾斜復(fù)雜難采礦體的特點(diǎn)，對逆傾斜推進(jìn)全面采礦法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，既降低了采準(zhǔn)工程量，又提高了生產(chǎn)效率，滿足了生產(chǎn)需求。

2）改進(jìn)了回采方式，在鑿巖、出礦工序中，施工人員始終不在空區(qū)下作業(yè)，為工人提供了安全的作業(yè)環(huán)境，達(dá)到了安全、經(jīng)濟(jì)、高效的生產(chǎn)目的。

3）采用多步驟、多單元回采工藝，對復(fù)雜多變礦體高效回采提供了科學(xué)、合理的技術(shù)支撐，通過降低采礦損失貧化，有效提高了礦山回采率，對延長礦山服務(wù)年限起到了一定的作用。同時(shí)，也獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4）作為一個(gè)礦山企業(yè)，進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械化裝備水平，提高生產(chǎn)效率，降低采礦損失貧化，采用新工藝、新技術(shù)，改革創(chuàng)新是礦山發(fā)展的必經(jīng)之路。

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Optimization and application of the mining method for thin to medium-thick

complex and hard-to-mine ore bodies in Xintai mining company

Jia Yanzhou

（Shandong Yantai Xintai Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：The complex occurrence state and morphology of the thin to medium-thick complex and hard-to-mine ore bodies in Xintai mining company make the ore bodies hard to mine.The study takes Tudui Mining District as the engineering background，and carries out optimization with anti-inclination approach overall mining method.The mining preparation system is reasonably laid out，the stope structure parameters are optimized，the control blasting technique of large borehole distance and small resistance line is used and the mining loss and ore dilution are reduced production capacity is improved and lower production cost is lowered.Industrial application results show that the use of the optimized mining method improves mining efficiency by 35 %，lower ore dilution rate by 17.28 percentage points and mining loss rate by 11.26 percentage points.The technical and economic outcome is evident and the resources are utilized in a safe，environment-friendly，economic and reasonable way.

Keywords：thin to medium-thick ore bodies;complex and hard-to-mine;mining method;stope structure parameter;stoping process

收稿日期：2019-10-08; 修回日期：2019-12-27

作者簡介：賈彥州（1988—），男，甘肅天水人，工程師，從事金屬礦山采礦技術(shù)、安全管理工作;山東省海陽市郭城鎮(zhèn)，山東煙臺鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，265147;E-mail：915383541@qq.com